WO2006002570A1 - Modulares mehrzweck-aggregat und verfahren zur applikation von reaktionskomponenten auf textilen substraten - Google Patents

Modulares mehrzweck-aggregat und verfahren zur applikation von reaktionskomponenten auf textilen substraten Download PDF

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WO2006002570A1
WO2006002570A1 PCT/CH2005/000386 CH2005000386W WO2006002570A1 WO 2006002570 A1 WO2006002570 A1 WO 2006002570A1 CH 2005000386 W CH2005000386 W CH 2005000386W WO 2006002570 A1 WO2006002570 A1 WO 2006002570A1
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WO
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type
reaction
textile material
dye
unit
Prior art date
Application number
PCT/CH2005/000386
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Walter Marte
Martin Meyer
Ulrich Meyer
Stefan Angehrn
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Tex-A-Tec Ag
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Publication date
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B19/00—Treatment of textile materials by liquids, gases or vapours, not provided for in groups D06B1/00 - D06B17/00
    • D06B19/0005—Fixing of chemicals, e.g. dyestuffs, on textile materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B1/00—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating
    • D06B1/02—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating by spraying or projecting
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B23/00—Component parts, details, or accessories of apparatus or machines, specially adapted for the treating of textile materials, not restricted to a particular kind of apparatus, provided for in groups D06B1/00 - D06B21/00
    • D06B23/14—Containers, e.g. vats
    • D06B23/16—Containers, e.g. vats with means for introducing or removing textile materials without modifying container pressure

Definitions

  • the invention relates to a modular multipurpose aggregate for the application and fixation of reaction components on textile substrates according to claim 1 and to methods according to the claims 10, 20 and 21.
  • Vat and sulfur dyes are used in the textile dyeing in large quantities due to their authenticity and the fashionable aspects (denim dyeing). These are water-insoluble color pigments which are dyed in their reduced form, since they have the water solubility and substrate affinity required for dyeing only in this form. This necessitates oxidation of the vat dyes and sulfur dyes applied to the substrate subsequent to the dyeing process, in order to ensure their fixation with respect to the required service properties, such as, for example, Guarantee washing, rubbing and light fastness (H. Schlüter, Textilveredlung 25 (1990), No. 6, 218-221). Recently, due to fashionable trends in textile dyeing in particular of denim yarn dyeing effects are required that overwhelm today's plant technology or their realization is too expensive with conventional technology. Examples are the dyeing of dye multi-component systems with different reaction principles (for example naphthol and vat dyes).
  • oxidation processes for vat and sulfur dyes which comprise pure atmospheric oxygen oxidation and combinations of sequentially carried out process steps. These consist of an oxygen-free steam treatment for at least 30 seconds under saturated steam conditions and a subsequent multi-stage washing operation with hydrogen peroxide at temperatures between 60 and 95 0 C, preferably 80 - 90 0 C.
  • the pure atmospheric oxygen oxidation is used predominantly in the denim dyeing industry, the warp yarn group after each dyebath dipping for the oxidation of the dyestuff
  • the textile material is passed after dye application in a damper, which is operated under saturated steam conditions at 102 - 105 0 C and oxygen-free (U. Baumgarte, Melliand Textilberichte, 4/1987, p 276-280).
  • a damper which is operated under saturated steam conditions at 102 - 105 0 C and oxygen-free
  • the actual oxidation of the dye sorbed on the fabric is carried out in the subsequent wash baths with metered addition of hydrogen peroxide.
  • For complete "color development" wash temperatures up to 95 0 C are selected.
  • the oxidation process mentioned in common is the inadequate reproducibility of the incomplete oxidation of the sorbed dye despite the great technical and financial effort.
  • the problems of today's air oxidation processes in jeans yarn dyeing lie in the deficient control of the oxidation despite ever-increasing air flows and improved air exchange in the aisles.
  • a further object is to specify processes belonging to this aggregate.
  • Fig. 1 According to the invention modular multi-purpose unit
  • Fig. 2 unit with flow barriers and heating elements
  • Fig. 3 aggregate with flow barriers, heating elements and several Ein ⁇ tragungsvorraumen
  • Fig. 4 side view of a multi-material nozzle slot beam
  • Fig. 6 side view of a single-material nozzle bar
  • reaction components are distinguished as follows:
  • reaction components I. type are the textile material itself and / or the chemicals and / or dyes already present on the textile material.
  • reaction components II As reaction components II. Type those components are referred to, which are supplied by means of a registration device in the multi-purpose unit the textile material.
  • FIG. 1 shows an inventive modular multi-purpose unit.
  • An aggregate 1 consists of a chamber or channel-like box with wall parts 2, 2 'and input and output side headers 3, 3'.
  • the head parts have lock elements 4, 4 ', which surround a textile material 10 guided by the unit more or less sealingly.
  • the textile goods 10, or goods is a warp thread, a Nonwoven fabric, a woven or knitted fabric and represents a textile substrate.
  • the textile material may already be pretreated, such as in a dyeing. It then contains reaction components I. Type such as vat and sulfur dyes in dissolved, reduced form. But it can also represent the reaction component I. Art itself.
  • At least one entry device 6 is tightly attached to an entry point 5, which is usually near the input-side head part 3, but can also be located at any point of the wall parts.
  • the Ein ⁇ tragungsvorges 6 projects through the wall part 2 in the interior of the unit and has a front part 7, which is directed to the fabric and is in a near region thereof.
  • the entry device 6 has at least one opening 8, 8 ', or a channel, through which at least one reaction component Ii. Art 9, 9 'in the unit can be entered, or is performed.
  • reaction components II are fed by an entry device, which forms a two-substance mixture or a multisubstance mixture in the interior of the aggregate.
  • a first component consists of a reactive component (atmospheric oxygen) and a second component of a heating medium (steam).
  • the two reaction components II. Type are supplied individually to the unit, they form in turn inside the unit a multi-component mixture. More complex delivery mechanisms provide for multiple entry devices and multiple reaction components of the second kind, the latter being supplied singly or in combination with the entry devices. It is essential that in the interior of the unit always a multicomponent mixture of reaction components II. Type is present and with reaction components I. Type arrives at the reaction, wherein the multicomponent mixture of at least two reaction components II. Type consists. The head parts 3, 3 'are tightly connected to the wall parts 2, 2', or tightly screwed. The applied to the textile material lock elements 4, 4 'are used to minimize reaction components II. Type, or the reaction media such as steam and air consumption.
  • the dimensioning of the wall parts 2, 2 1 as well as the arrangement of the registration devices takes place depending on the requirements of the method to be operated.
  • Such an inventive unit is designed for operating temperatures of 70-105 0 C and is hereinafter referred to as a so-called 'reaction booster' bezeich ⁇ net.
  • the apparatus solution provides in the simplest case a thermally insulated channel through which e.g. a dye-laden warp sheet or a fabric is performed and is flowed through or flowed through homogeneously with a water vapor / air mixture or any other effect-enhancing or new-effects-generating chemicals.
  • the vapor / air mixture is flowed into the reaction booster on the wide side to the web via perforated chamber chambers, single-component and / or two-component nozzles or mutually nacheinan ⁇ installed single-fluid nozzles, which can be designed as nozzle heads with a radiation angle up to 120 ° or as slit nozzles ,
  • the construction and installation of the nozzles takes place in such a way that the flow velocities of the reaction components II. Are on the textile material between 0.1 and 50 m / sec.
  • the length of the multipurpose aggregate, or the so-called booster length should be selected such that reaction times of 3 to 15 seconds, preferably 5 seconds, can be achieved at a given machine speed and depending on the reactivity of the reaction components.
  • the reaction booster can be built as needed so that the textile material the channel or through the installation of pulleys several times. This can result in a longer residence time at the same speed of the textile material or a same residence time at higher speed.
  • the reaction booster is usually installed in a horizontal or vertical position, adapted to the plant periphery. Of course, however, any other arbitrary, inclined position about conceivable.
  • Fig. 2 shows an aggregate with flow barriers and heating elements.
  • the unit or the reaction booster additionally flow barriers 1 1 on. These are attached to the wall parts 2, 2 'and are also referred to as baffles or diaphragms.
  • the wall parts 2, 2 'on heating elements 12, 12' which are more or less large area, attached to one or both sides of the wall parts, or are integrated into these. By such, usually controlled or controlled heating elements, the maintenance of the operating temperature is ensured.
  • an entry device 6 is attached to the wall part 2, which is designed as a multi-material die slit beam and the entry of reaction components II. Art via valves 13, 13 'allows.
  • FIG. 3 shows an aggregate with flow barriers, heating elements and a plurality of inlet devices.
  • the aggregate has three insertion devices 6, 6 ', 6 ", which are distributed over the two wall parts 2, 2.' Between the entry devices 6, 6 ', the Flow barrier 11 'are arranged in such a way that the reaction component II supplied to the introduction device 6 lingers on the textile material for a longer time and in a higher concentration, whereby the flow barrier 11' has a retention effect
  • the high flexibility of the Modular Modular System is desirable and implies that the wall sections may be provided with pre-apertured grids for the attachment of heating elements and flow barriers, which, if unused, are covered with metal sheets Support attaching the registration devices, including the unused recesses are covered with sheets.
  • FIG. 4 shows a side view of a multi-material nozzle slot beam as registration device.
  • a tubular structure 14 is connected to a beam-shaped attachment 15, which has a slot in the center.
  • the valves 13, 13 ' are provided for the entry of the reaction components II. Art.
  • the interior of the structure is connected to the slot opening.
  • Fig. 5 shows a plan view of the multi-material nozzle slot beam of Fig. 4. Recognizable are the bar-shaped top 15 with the central slot 16 and the valves 13,
  • Fig. 6 shows a side view of a single-material nozzle bar as an entry device.
  • a beam-like structure 17 is equipped with a plurality of nozzles 18, which are arranged centrally on the structure 17.
  • the valve 13 is provided for the entry of the reaction component II. Art.
  • the interior of the beam is connected to the nozzles.
  • Fig. 7 shows a plan view of the single-material nozzle slot beam to Fig. 6. Visible is the bar-like structure 17 with the centrally located nozzles 18 and the valve thirteenth
  • a first method describes the fixation of dyes, which are in the form of reaction components I. type.
  • the textile material 10 is guided through at least one aggregate in order to fix the reaction components I. type present on the textile material.
  • At least two reaction components II. Type 9, 9 ' are fed to the unit, in which they form a multi-substance mixture, which is brought into contact with the textile material.
  • the reaction components I. type react with the registered reaction components II. Art, wherein an effect or a coloring or both are achieved simultaneously.
  • the oxygen transport is again significantly reduced, which within the time available and depending on the sorbed dye composition voll ⁇ permanent oxidation is not possible.
  • the reduced (monoanionic and / or polyanionic form A n " ) and the oxidized dye P are present as a mixture, with the result that stable, colored dye radicals R are formed by the proportioning proceeding according to reaction equation (II) , on the one hand still have water solubility and on the other hand, prevent their crystallization of the dye to the desired extent due to their charge.
  • the inventive solution to the mentioned problems is an at 70-105 0 C to be carried out fixation of the reaction components of the first kind (in particular, the dye oxidation) in the presence of the necessary for the reaction Varskom ⁇ components II type, namely a multi-substance mixture, or chemical mixture and on. the textile material located reaction components I. Art.
  • the reducing agent present sodium hydrosulfite
  • its oxidation product Na 2 SO 3
  • the respective product objectives can be optimally realized while simultaneously fulfilling the technical premises, namely "complete fixation, in particular oxidation and crystallization of the sorbed dyestuff".
  • the incoming steam mass flow is based on the yarn or fabric mass flow in such a way that the textile material is heated within a few seconds to a temperature of 70-105 0 C, preferably from 95 to 100 0 C.
  • the necessary amount of steam is, depending on the general dyeing conditions, 80-200 kg / h.
  • the reaction components II., Or amounts of chemicals or air to be introduced simultaneously with the steam into the booster, are defined by the reaction components I. type or the dye mass and the possible excess of reducing agent present on the textile material.
  • the oxidizing agent it is preferable to use atmospheric oxygen which, owing to its biradical character and the conditions prevailing in the oxidation channel or in the multipurpose aggregate, completely oxidises the reaction components I. type or vat and sulfur dyes sorted on the textile material, and thereby also the allowed to fulfill the product properties necessary crystallization of the dye.
  • the atmospheric oxygen by other oxidizing agents such as pure oxygen, ozone, hydrogen peroxide, organic and inorganic peracids or PeroxidadditionsENSen partially or completely to replace.
  • tandem booster As a tandem construction 'an arrangement of two units (tandem booster) is called, in each of which a wall part together, which is advantageous for reasons of space but also for energy reasons.
  • the leaking from the first unit textile material is guided over one or more pulleys and introduced in the opposite direction continuously in the second unit. Occasionally, more than two units can be joined together.
  • a second method describes the application of reaction components II. Art.
  • Art For the operation of an aggregate for the application of gaseous and / or flüssi ⁇ gen reaction components II. Art 9, 9 'on the textile material 10 this led by at least one unit. At least two reaction components II. Art. 9, 9 'are fed to the aggregate via at least one entry device 6, 6', oriser ⁇ wear.
  • the reaction components II. Type form in the aggregate a multicomponent system which is brought into contact with the textile material 10, wherein the reaction components II. Type react with the reaction components I. type. As a result, a fixation or a functionalization of the textile material 10 is achieved.
  • Another example is the application and fixation of dyes to achieve fashionable multicolor effects on the textile substrate. Due to the different feed of the jet bars present in a reaction booster, multi-color effects can be achieved in one aggregate (targeted, partial application of different dyes) in contrast to the sequential dye Application in different booster or color baths. In the case of sequential dye application (pre- or top-dyeing), the multi-color effects only become visible after a washing treatment.
  • a third method relates to the application of reaction components II.
  • Type of functionalization of a textile substrate, or Textilgut For the operation of an aggregate, for the application of gaseous and / or liquid reaction components II. Art. 9, 9 'to the textile material 10, the textile material is passed through at least one aggregate. At least two reaction components II. Type 9, 9 'are the aggregate via at least one entry device 6, 6' zuge ⁇ leads, or entered.
  • the reaction components II. Type form in the aggregate a multi-component system and will be brought into contact with the textile material 10, the reaction components II. Type with the reaction components I. type physically and / or chemically react, whereby the surface of the textile material is modified.
  • Typical functionalities sought today are the partial saponification of polyester fibers to produce polymer-bound reaction groups, the hydrophobization of the textile material with reactive fatty hydrocarbons or perfluorinated hydrocarbons or the cationization of the fiber surface with sorbing and / or reactive trialkylammonium compounds to increase the surface affinity of the substrate for subsequent application Chemicals and dyes.
  • reaction boosters offer a wealth of procedural possibilities, which allow following the latest market trends (new functionalities, fashionable effects, etc.) to produce products on existing production systems retrofitted with the booster units, to which today's plant technology is not capable.
  • Example 1 Oxidative dye fixation as ring dyeing.
  • a booster length of 2'400 mm is necessary.
  • the colored string of warp yarns passes through each of them with a dwell time of 25 seconds after each dyebath.
  • the amount of air to be flowed in at a 2% coloration, in the after the third immersion of the warp sheet and vertically installed reaction booster amount of air is 5.6 Nm 3 / h.
  • Example 2 Oxidative dye fixation with different nozzle systems for penetration control of the dye
  • a warp thread of viscose yarns with a running weight of 220 g / m is to be dyed at a speed of 25 m / min.
  • the amount of dye to be sorbed is 3.5% based on the dry weight of the textile substrate and is applied with five dips.
  • Demanded is a good penetration of the dye without the complete loss of ring dyeing. Through an improved penetration, it is possible to improve both the degree of fixation of the dye and the wet fastness ver ⁇ .
  • reaction booster with a channel length of 3000 mm are to be installed, whereby one of the booster after the third and the second booster after the fifth and last dipping is to be installed.
  • the vapor / air mixture is spread over the wide area Textile supplied vertically arranged perforated plate chambers.
  • the perforated sheet surface extends over the entire width of the fabric and has a height of 500 mm.
  • the ratio of the open area to the total area of the perforated sheet is 5%.
  • the vapor mass flow delivered to the first booster has a composition of 1 '800 l / min of steam and 200 l / min of air.
  • the second booster is equipped with two nozzle slot beams to feed the warp sheet on both sides.
  • the nozzle slit beams are operated with a vapor / air mixture, wherein the vapor content per nozzle bar 1 '600 l / min and the air content per nozzle bar is 180 l / min.
  • the entire interior of both reaction Booster be ⁇ place at a temperature of 98 0 C.
  • the reaction time in both Christs ⁇ boosters in each case is 7 seconds.
  • the oxidation zones after the first, second and fourth immersion correspond to the usual designs with a residence time for the textile material of 30 seconds each.
  • the thus dyed warp sheet shows, according to a standard washing operation performed on the denim plant, a dye fixing degree of 93% and a wet rubbing fastness of grade 3-4 as compared to a standard dye oxidation, which in such a case has a dye fixing degree of only approx. 80-85% and wet rub fastness between grade 1 and 2.
  • a pretreated fabric made of regenerated fibers with a running weight of 180 g / m is passed through an impregnating bath to apply a dye sorption-enhancing product and then squeezed off.
  • the impregnating bath contains 12 g / l of a cationic product (Cibafix ECO, ERBA AG, CH-8037 Zurich), which is sorbed on the fiber surface.
  • the fabric moisture content after impregnation is 55%.
  • the fabric web is run into a reaction booster.
  • the fabric web is flown on both sides with a dye solution by means of two slot die bars.
  • the dye liquor application is a total of 30% based on the dry weight of the textile substrate.
  • the dye solution contains 65 g / l of a substantive dye (Siriuslichtblau 3RL). At a distance of 600 mm to the first flow in the direction of the running fabric web this is flown on both sides with a steam flow of a total of 145 kg / h.
  • the total residence time of the fabric in the reaction booster is 12 seconds at a web speed of 25 m / min and a channel length of 5 m.
  • the fabric is passed through a plurality of deflection rollers in an air passage for a further 20 seconds.
  • the fabric which releases up to 15% water to the atmosphere during the aeration, is passed into an aftertreatment bath to increase the usefulness of the dyeing.
  • the aftertreatment bath contains 10-15 g / l of a known cationic adjuvant.
  • tissue dyed in this way is characterized as lining material by sufficient fastness and low dyeing costs.
  • An essential advantage of this plant and process technology is the extremely favorable retrofitting of an existing cold pad residence plant with a multi-purpose unit according to the invention, in order to be able to dye direct dyes on the same dyeing unit in addition to reactive dyes.
  • a prepurified, dyed and dried polyester fabric having a running weight of 240 g / m is to be functionalized by the fixation of subsequently to be applied Aus ⁇ armaments. This is achieved by means of a partial saponification of the polyester limited to the fiber surface.
  • the OH groups formed in the saponification of the fiber surface are capable of reacting with various reactive systems, such as e.g. N-methylol and isocyanate groups and thus covalent bonds with a variety of textile finishing agents.
  • the polyester fabric is run at a speed of 20 m / min in a multi-purpose unit. Immediately after the chamber enters the tissue, this is flown on both sides with a reaction component II. Kind via a multi-substance nozzle bar.
  • reaction component II The mixture which has flowed in as reaction component II. Consists of a solution which contains 60 g / l of 50% strength sodium hydroxide solution and 2 g / l of an anionic wetting agent (Subitol ES, BEZEMA AG, CH-9462 Montlingen) and which is required for tissue heating. steam quantity of 125 kg / h.
  • the fleet order is a total of 45% based on the dry weight of the textile material.
  • the channel length is 4 m, which gives a reaction time of 12 seconds. Following the partial saponification process of the polyester fabric, it is rinsed in a washer to remove the residual chemicals and saponification products.
  • polyester fiber surface functionalized in this way contains polymer-bound OH groups which react covalently with the subsequently applied finishing agents. This makes it possible to achieve, for example, hydrophobicizing compositions whose effects are still present after 20 to 30 washing cycles, in contrast to non-functionalized fabrics whose hydrophobicizing effect is no longer present after only 3 to 5 washing cycles.
  • Example 5 Oxidative Dye Fixing of Different Dye Types.
  • a cotton warp share with a running weight of 340 g / m is to be pre-dyed with sulfur black in a single dip and then over-dyed with a 2% indigo dyeing, wherein the indigo dyeing is carried out with three dips of the warp sheet.
  • the dyed Kettfadenschar passes through a Heiloxidationsgang with a residence time of the Kett ⁇ fadenschar of 25 seconds per air passage.
  • a reaction booster is installed in the aisle after the sulfur dye dipping and a booster in the aeration after the third indigo bath before the subsequent wash passage.
  • the two vertically mounted reaction boosters each have a length of 2'600 mm and the reaction time in both channels is 6 seconds each.
  • the initial flow of the warp sheet is carried out exclusively with steam.
  • the steam mass flow is 112 kg / h.
  • the air flow supplied for the oxidation of the sorbed sulfur dye is 15 nf / h.
  • the second reaction booster installed to fix the indigo dye is equipped with two mutually installed slot jet bars, each with a steam / air ratio of 80 kg / h steam and 8.2 N ⁇ rVh air supplied.
  • the sulfur pre-staining of the warp sheet thus fixed shows no, otherwise usual, bath soiling of the following indigo baths, whereby the associated technical problems associated with color processes (tailing) are no longer present.
  • the second and final reaction booster passage of the warp fader group installed after the third indigo bath dipping results in a color fixation degree of over 95% combined with a wet rubbing fastness of grade 4.
  • Example 6 Combined Dye Fixing (Nonoxidative / Oxidative) of Different Dye Types with Functionalization of the Fiber Surface.
  • a cotton warp sheet with a running weight of 220 g / m is on a denim plant with a speed of 20 m / min first vorzufärben with a reactive dye (32 g / l Remazolbrillant red 5B) and then overdye with indigo through three trough passages.
  • the indigo mass to be sorbed is 2%, based on the substrate dry weight.
  • the yarn to be dyed must be pre-cleaned in a preliminary stage and then immersed in the dye bath containing the uncatalyzed reactive dyestuff for about 10 seconds.
  • the fabric moisture of the fabric is 55% before immersion in the dye bath and 70% after leaving.
  • the textile material is now driven into the first booster in which a first flow with pure steam (85 kg / h) and at intervals of 3 seconds a second flow through a steam-sodium hydroxide mixture takes place (70 kg / h steam, 2 l / h Sodium hydroxide solution 50%), which is sprayed onto the warp sheet by means of a two-component mixing nozzle system.
  • the booster length should be selected so that a reaction time of approx. 10 seconds can be achieved and amounts to 3000 mm.
  • the textile material is then retracted into a second, installed in the same aisle booster, in which a two-sided flow of the web takes place with a steam-tanning mixture.
  • the composition of the steam tannin mass stream is 125 kg / h steam and 0.8 l / h of a 40% tannin solution.
  • the reaction time to be realized in this booster is 5 seconds.
  • the reactive dye is bound both chemically and physically on the cellulose (complex formation with tannin) and at the same time increases the substrate affinity for the subsequent indigo dyeing.
  • this is replaced by three Indigo-Diving-Baths, each with intervening aisle of 30 seconds.
  • the textile material passes through a reaction ⁇ booster, which is mixed with a two-installed nozzle system with a steam-Luftge ⁇ charged for complete oxidation and crystallization of indigo.
  • the finishing of the dyeing is carried out according to the usual procedure.
  • the resulting dyeings are characterized by the wet and rubbing fastness in addition to the fashionable aspects. Another advantage is the further use of the non-catalyzed reactive dye bath in successor lots as well as the elimination, or the elimination of a subsequent to the reactive dyeing, otherwise usual washing process.
  • Example 7 Multiple Functionalization of the Fiber Surface.
  • a fabric web of cotton yarn with a running weight of 240 g / m is squeezed after its pre-treatment by an alkaline wash and then retracted into a first compartment of a vertically installed 2-part reaction booster (tandem booster).
  • the speed is 20 m / min, which gives a compartment length of 2600 mm.
  • a brief bleaching of the textile substrate is carried out in order to achieve more brilliant shades in the subsequent coloration.
  • the textile material with 15 l / h of a set to pH 6, 12% peracetic acid solution is simultaneously flowed with 120 kg / h of steam.
  • the reaction time in the first compartment is about 8 sec.
  • the web After leaving the first compartment, the web is deflected by 180 ° and inserted into a second Boostercompartment.
  • the second compartment of the reaction booster serves to functionalize the active substrate surface for the dye uptake, which is determined by the capillarity of the substrate. For complete percolation (capillary substrate penetration), it is necessary to use the reaction component functionalizing the substrate II. To supply simultaneously with the necessary for heating steam via a two-fluid nozzle system to the substrate.
  • the substrate surface functionalizing reaction component As the substrate surface functionalizing reaction component, 2.8 l / h of a cationic compound (Rewin DMT, Chemische Fabrik Tübingen) are simultaneously flowed into the compartment via a two-component nozzle system with 85 kg / h of steam via a two-component nozzle system. Following the second functionalization, the web is immersed in a solution containing the reactive dye, stabilized at pH 6 and retracted with a liquor pick-up of 20% based on the dry textile substrate in a second, also 2-part reaction booster (tandem booster).
  • the second vertically arranged reaction booster unit again has a length of 2600 mm and consists of two compartments.
  • Each of the two compartments is immediately after the entry of the textile material with a sodium hydroxide / vapor mixture is flown.
  • the sodium hydroxide feed into each compartment (30% NaOH) is 4.8 l / h mixed with 95 kg / h steam.
  • the reactive dyeing produced in this way is characterized by a degree of dye fixing of greater than 80% and very good color brilliants.
  • a further advantage of this plant and process technology is the cost-effective retrofitting of existing continuous inking systems in order to be able to use them highly flexibly in terms of process engineering.
  • Example 8 Mercerization of Threads or Filament Bundles.
  • a special problem is the largely inhomogeneous distribution of chemicals in native fibers or the threads and yarns produced therefrom. This is due to the microporosity of the substrate and the spontaneous onset of swelling of the substrate in conjunction with aqueous treatment liquors.
  • An improvement in this respect shows a pretreatment process, which is carried out in liquid ammonia, very costly and only by a few companies worldwide.
  • the method described here is effectively an alternative, but is much cheaper and feasible with the infrastructure of a textile company.
  • a cotton yarn bundle with a running weight of 280 g is fed into the reaction booster at a speed of 30 m / min.
  • the pretreated threads and yarns show in the subsequent finishing processes a homogeneous absorption of chemicals, as a result of which far improved effects are achieved in comparison with conventional pretreatment processes (mercerization).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein modulares Mehrzweck-AggregatzurApplikation und Fixierung von gasförmigen und/oder flüssigen Reaktionskomponenten einer II. Art auf ein textiles Substrat, wobei das Aggregat aus Wandteilen (2, 2'), Kopfteilen (3, 3') mit Schleusen­elementen (4, 4') und mindestens einer Eintragungsvorrichtung (6) modular aufgebaut ist und die Schleusenelemente (4, 4') ein durch das Aggregat laufendes Textilgut (10) dichtend umgeben. Über mindestens eine Eintragungsvorrichtung (6) ist mindestens eine Reaktions­komponente einer II. Art (9, 9') eintragbar, sodass mindestens zwei Reaktions­komponenten II. Art (9, 9') im Aggregat ein Mehrstoffgemisch bilden, das mit mindestens einer Reaktionskomponente einer I. Art des Textilgutes reagiert. Das Aggregat ist bei Temperaturen von 70 - 105 °C betreibbar. Verschiedene Verfahren zur Fixierung von Farbstoffen und zur Funktionalisierung von textilen Substraten werden beschrieben.

Description

Modulares Mehrzweck-Aggregat und Verfahren zur Applikation von Reaktionskomponenten auf textilen Substraten
Die Erfindung betrifft ein modulares Mehrzweck-Aggregat zur Applikation und Fixierung von Reaktionskomponenten auf textilen Substraten gemäss Patentanspruch 1 sowie Verfahren dazu gemäss den Patentansprüchen 10, 20 und 21.
Küpen- und Schwefelfarbstoffe werden in derTextilfärberei aufgrund ihrer Echtheit und den modischen Aspekten (Denimfärberei) in grossen Mengen eingesetzt. Es handelt sich um wasserunlösliche Farbpigmente, die in ihrer reduzierten Form gefärbt werden, da sie nur in dieser Form die zum Färben notwendige Wasserlöslichkeit und Substrat¬ affinität aufweisen. Dies bedingt eine an den Färbeprozess anschliessende Oxidation der auf das Substrat applizierten Küpen- und Schwefelfarbstoffe, um deren Fixierung in Bezug auf die geforderten Gebrauchseigenschaften wie z.B. Wasch-, Reib- und Lichtechtheit zu garantieren (H. Schlüter, Textilveredlung 25 (1990), Nr. 6, 218-221 ). Neuerdings werden aufgrund modischer Trends in der Textilfärberei im Besonderen der Jeansgarnfärberei Effekte gefordert, die die heutige Anlagentechnik überfordern bzw. deren Realisierung mit konventioneller Technologie zu kostenintensiv ist. Bei¬ spiele sind das Färben von Farbstoff-Mehrkomponentensystemen mit unterschiedlichen Reaktionsprinzipien (z.B. Naphthol- und Küpenfarbstoffe).
Die Textilindustrie verwendet heute Oxidationsverfahren für Küpen- und Schwefel¬ farbstoffe, die reine Luftsauerstoffoxidation sowie Kombinationen sequentiell durch¬ geführter Prozessschritte umfassen. Diese bestehen aus einer sauerstofffreien Dampfbehandlung während mindestens 30 Sekunden unter Sattdampfbedingungen und einer anschliessenden mehrstufigen Waschoperation mit Wasserstoffperoxid bei Temperaturen zwischen 60 und 95 0C, vorzugsweise 80 - 90 0C.
Die reine Luftsauerstoffoxidation wird vorwiegend in der Jeansgamfärberei ange¬ wendet, wobei die Kettfadenschar nach jeder Farbbadtauchung zur Oxidation des
Bestätigungskopfe sorbierten Farbstoffes bei 20 - 40 0C einen Luftgang durchläuft, der je nach Garn¬ laufgeschwindigkeit 20 - 60 Sekunden beträgt (Virkler QUICKSTONE™ DENIM, http://www.virkler.com/qsdenim.htm, S. 1 -12, 19.1 1 .1997). Da diese Art der Oxidation nicht sehr effizient ist und die Reproduzierbarkeit den heutigen Anforderungen nicht entspricht, sind Verfahren entwickelt worden, deren Prinzip im erhöhten Luftaustausch im Luftgang der Kettfadenschar liegt (US-Patent Nr. 5,337,586: Oxidation intensifier for continuous warp-chain indigo dyeing machines; DE-4223556-A1 : Oxidationsstrecke beim Indigofärben und Verfahren zum Betrieb der Strecke).
Dies wird einerseits durch Absaugen der Luft mittels Ventilatoren und andererseits durch eine erzwungene Luftanströmung der gefärbten Garne mittels Gebläsen erzielt. Die so applizierten und oxidierten Farbstoffschichten führen zu einer mehr oder weniger ausgeprägten Ringfärbung, die bei Jeansgarnen gefordert ist (Virkler QUICKSTONE™ DENIM, http://www.virkler.com/qsdenim.htm, S. 1 -12, 19.1 1 .1997; BASF, Technical Information, Tl/T 017e, September 1995 (AJM): Continuous dyeing with indigo, S. 1 -16).
In der kontinuierlichen Gewebefärberei wird das Textilgut nach der Farbstoffapplikation in einen Dämpfer geführt, der unter Sattdampfbedingungen bei 102 - 105 0C und sauerstofffrei betrieben wird (U. Baumgarte, Melliand Textilberichte, 4/1987, S. 276- 280). Dadurch kann eine weitgehende Farbstoffpenetration in den Faden- bzw. Faser¬ kern erreicht werden, um so einerseits möglichst hohe Fixiergrade und andererseits optimale Gebrauchseigenschaften zu erzielen. Die eigentliche Oxidation des auf dem Gewebe sorbierten Farbstoffs wird in den anschliessenden Waschbädern unter Zu- dosierung von Wasserstoffperoxid durchgeführt. Zur vollständigen "Farbentwicklung" werden Waschtemperaturen bis zu 95 0C gewählt.
Den erwähnten Oxidationsverfahren gemeinsam ist die mangelhafte Reproduzierbarkeit der nicht vollständig ablaufenden Oxidation des sorbierten Farbstoffes trotz des grossen technischen und finanziellen Aufwandes. Gemeinsamkeit besteht ebenfalls durch die installierte Anlagetechnik mit den damit verbundenen hohen Investitions- und verfahrensgebundenen Betriebskosten, sowie den fehlenden Möglichkeiten weitere, beispielsweise echtheitsverbessernde Massnahmen direkt mit der Farbstoffoxidation zu verbinden. Die Probleme der heutigen Luftoxidationsverfahren in der Jeansgarnfärberei liegen in der mangelhaften Kontrolle der Oxidation trotz immer grösser werdenden Luftgängen und verbessertem Luftaustausch in den Luftgängen. Die auf Grund der Ineffizienz heutiger Oxidationszonen resultierende, unvollständige Oxidation führt zu uner¬ wünschten Farbtonverschiebungen (Tailing), zum Bronzieren der Färbungen, zu schlechteren Fixiergraden und Gebrauchseigenschaften (z.B. Reibechtheit) und dadurch zu hohen finanziellen Verlusten. Überdies beeinflussen in bekannten Ver¬ fahrenskonzepten die Färbebedingungen unmittelbar den Oxidationsprozess und vice versa. Somit ist eine verfahrenstechnische Trennung des Färbe- vom Oxidations¬ prozess bzw. von den in diesem Prozessschritt durchzuführenden Massnahmen un¬ möglich und die technische Beherrschbarkeit durch die verfahrenstechnische Komplexi¬ tät nicht gegeben.
Bei der kombinierten Farbstofffixierung mit einem dem Oxidationsschritt vorgelagerten Dämpfprozess resultiert eine weitgehend, den gesamten Garnquerschnitt erfassende Durchfärbung, die in der Jeansfärberei unerwünscht und in der Gewebefärberei er¬ wünscht, bzw. zwingend ist. Die für den Dämpfprozess heute notwendige Anlagen¬ technik ist durch die hohen Investitionskosten und den hohen Energieverbrauch sowie durch die verfahrenstechnische Inflexibilität geprägt. Der an den Dämpfprozess anschliessende oxidative Wasch prozess ist durch den hohen Ressourcenverbrauch (Wasser, Energie, Chemikalien) gekennzeichnet, da die Waschanlagen in der Regel bei 90 0C betrieben werden. Bei der in den Waschabteilen durchgeführten Farbstoff- oxidation mit Wasserstoffperoxid ist eine ähnliche Transportlimitierung für das Wasserstoffperoxid gegeben, wie dies zuvor für den Sauerstoff beschrieben wurde. Bedingt durch diese Transportlimitierung der Oxidationsreaktion werden bis zu 15 Waschabteile hintereinander geschaltet, die bei 80 - 90 0C und einem erheblichen Wasserstoffperoxidüberschuss betrieben werden. Unterdiesen Bedingungen wird eine vollständige Oxidation, verbunden mit der notwendigen Kristallisation erzielt, weshalb in der Praxis für diesen Prozessschritt auch der Begriff "Farbtonentwicklung" anzu¬ treffen ist.
Es ist die erfindungsgemässe Aufgabe, ein von den üblichen Farbapplikationssystemen wie Farbtröge, Foulards oder Pflatschsysteme unabhängiges, modulares Mehrzweck- Aggregat zur Fixierung der auf dem Textilgut befindlichen Reaktionskomponenten und/oder zur Aufbringung gasförmiger und/oder flüssiger Reaktionskomponenten zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, zu diesem Aggregat gehörende Verfahren anzu¬ geben.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem modularen Mehrzweck-Aggregat ge- mäss dem Wortlaut des Patentanspruches 1 und mit Verfahren gemäss dem Wortlaut der Patentansprüche 10, 20 und 21 gelöst. Die Erfindung wird im Folgenden be¬ schrieben und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Erfindungsgemässes modulares Mehrzweck-Aggregat
Fig. 2 Aggregat mit Strömungsbarrieren und Heizelementen
Fig. 3 Aggregat mit Strömungsbarrieren, Heizelementen und mehreren Ein¬ tragungsvorrichtungen
Fig. 4 Seitenansicht eines Mehrstoff-Düsenschlitzbalkens
Fig. 5 Mehrstoff-Düsenschlitzbalken in Draufsicht
Fig. 6 Seitenansicht eines Einstoff-Düsenbalkens
Fig. 7 Einstoff-Düsenschlitzbalken in Draufsicht
Unter dem Begriff 'Reaktionskomponenten' wird wie folgt unterschieden:
Als Reaktionskomponenten I. Art werden das Textilgut selbst und/oder die bereits auf dem Textilgut befindlichen Chemikalien und/oder Farbstoffe bezeichnet.
Als Reaktionskomponenten II. Art werden jene Komponenten bezeichnet, die mittels einer Eintragungsvorrichtung im Mehrzweck-Aggregat dem Textilgut zugeführt werden.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes modulares Mehrzweck-Aggregat. Ein Aggregat 1 besteht aus einem kammer-, bzw. kanalartigen Kasten mit Wandteilen 2, 2' und ein¬ gangs- und ausgangsseitigen Kopfteilen 3, 3'. Die Kopfteile weisen Schleusenelemente 4, 4' auf, die ein durch das Aggregat geführtes Textilgut 10 mehr oder weniger dichtend umgeben. Das Textilgut 10, bzw. Warengut, ist eine Kettfadenschar, ein Faservlies, ein Gewebe oder ein Gewirk und stellt ein textiles Substrat dar. Das Textilgut kann bereits vorbehandelt sein, wie etwa bei einer Färbung. Es enthält dann Reaktionskomponenten I. Art wie z.B. Küpen- und Schwefelfarbstoffe in gelöster, reduzierter Form. Es kann aber auch die Reaktionskomponente I. Art selbst darstellen. Im Wandteil 2 ist an einer Eintragstelle 5 mindestens eine Eintragungsvorrichtung 6 dicht angebracht, die sich in der Regel nahe dem eingangsseitigen Kopfteil 3 befindet, aber sich auch an einer beliebigen Stelle der Wandteile befinden kann. Die Ein¬ tragungsvorrichtung 6 ragt durch den Wandteil 2 in das Innere des Aggregates und weist einen Frontteil 7 auf, der auf das Textilgut gerichtet ist und sich in einem nahen Bereich desselben befindet.
Die Eintragungsvorrichtung 6 weist mindestens eine Öffnung 8, 8', bzw. einen Kanal auf, durch den mindestens eine Reaktionskomponenten Ii. Art 9, 9' in das Aggregat eintragbar ist, bzw. geführt wird.
Im einfachsten Fall werden durch eine Eintragungsvorrichtung zwei Reaktionskompo¬ nenten II. Art zugeführt, die im Inneren des Aggregates ein Zweistoffgemisch, bzw. ein Mehrstoffgemisch bilden. Z.B. besteht eine erste Komponente aus einer reaktiven Komponente (Luftsauerstoff) und eine zweite Komponente aus einem Heizmedium (Dampf).
Wenn die zwei Reaktionskomponenten II. Art je einzeln dem Aggregat zugeführt werden, bilden sie im Inneren des Aggregates wiederum ein Mehrstoffgemisch. Komplexere Eintragungsmechanismen sehen mehrere Eintragungsvorrichtungen und mehrere Reaktionskomponenten II. Art vor, wobei letztere einzeln oder miteinander den Eintragungsvorrichtungen zugeführt werden. Wesentlich ist, dass im Inneren des Aggregates immer ein Mehrstoffgemisch von Reaktionskomponenten II. Art vorliegt und mit Reaktionskomponenten I. Art zur Reaktion gelangt, wobei das Mehrstoffgemisch aus mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art besteht. Die Kopfteile 3, 3' sind mit den Wandteilen 2, 2' dicht verbunden, bzw. dicht verschraubt. Die am Textilgut anliegenden Schleusenelemente 4, 4' dienen zur Minimierung von Reaktionskomponenten II. Art, bzw. der Reaktionsmedien wie etwa Dampf- und Luftverbrauch. Die Dimensionierung der Wandteile 2, 21 wie auch die Anordnung der Eintragungsvorrichtungen erfolgt je nach Erfordernissen des zu betreibenden Verfahrens. Das lediglich aus einigen wenigen Bauteilen, bzw. baulichen Komponenten bestehende Aggregat, erlaubt durch einfachen Umbau den Anforderungen eines 'modularen Bau¬ kastensystems' zu genügen, was später noch eingehender beschrieben wird.
Ein derartiges erfindungsgemässes Aggregat ist für Betriebstemperaturen von 70 - 105 0C ausgelegt und wird im Weiteren auch als sogenannter 'Reaktionsbooster' bezeich¬ net.
Die apparative Lösung sieht im einfachsten Fall einen thermisch isolierten Kanal vor, durch den z.B. eine Farbstoff beladene Kettfadenschar oder ein Gewebe durchgeführt und mit einem Wasserdampf/Luftgemisch oder allfällig weiteren effektverstärkenden oder Neueffekte erzeugenden Chemikalien homogen angeströmt bzw. durchströmt wird. Idealerweise wird das Dampf/Luftgemisch breitseitig zur Warenbahn über Loch¬ blechkammern, Einstoff- und/oder Zweistoff mischdüsen oder wechselseitig nacheinan¬ der installierte Einstoffdüsen, die als Düsenköpfe mit einem Abstrahlwinkel bis zu 120° oder als Schlitzdüsen ausgeführt sein können, in den Reaktionsbooster eingeströmt. Die Konstruktion und Installation der Düsen erfolgt so, dass die Anströmgeschwindig¬ keiten der Reaktionskomponenten II. Art auf das Textilgut zwischen 0.1 und 50 m/sec liegen.
Die Länge des Mehrzweck-Aggregates, bzw. die sog. Boosterlänge, ist so zu wählen, dass bei vorgegebener Maschinengeschwindigkeit und abhängig von der Reaktivität der Reaktionskomponenten Reaktionszeiten von 3 - 15 Sekunden, vorzugsweise 5 Sekunden realisiert werden können.
Der Reaktionsbooster kann je nach Bedarf so gebaut sein, dass das Textilgut den Kanal ein- oder durch den Einbau von Umlenkrollen mehrmals durchläuft. Dadurch kann sich eine längere Verweilzeit bei gleicher Geschwindigkeit des Textilgutes oder eine gleiche Verweilzeit bei höherer Geschwindigkeit ergeben.
Die Installation des Reaktionsboosters erfolgt, angepasst an die Anlagenperipherie, in der Regel in horizontaler oder vertikaler Lage. Selbstverständlich ist aber auch jede andere beliebige, etwa geneigte Lage denkbar.
Fig. 2 zeigt ein Aggregat mit Strömungsbarrieren und Heizelementen. Zur Erhöhung der Textilgutdurchströmung durch die Reaktionskomponenten II. Art, z.B. durch ein Dampf/Chemikaliengemisch und/oder ein Luftgemisch, weist das Aggregat bzw. der Reaktionsbooster zusätzlich Strömungsbarrieren 1 1 auf. Diese sind an den Wandteilen 2, 2' befestigt und werden auch als Schikanen oder Blenden bezeichnet. Im Weiteren weisen die Wandteile 2, 2' Heizelemente 12, 12' auf, die an den Wandteilen mehr oder weniger grossflächig, einseitig oder beidseitig angebracht, bzw. in diesen integriert sind. Durch derartige, in der Regel gesteuerte oder geregelte Heizelemente wird das Einhalten der Betriebstemperatur sichergestellt. Nahe, bzw. oberhalb des Kopfteils 3 ist eine Eintragungsvorrichtung 6 am Wandteil 2 angebracht, die als Mehrstoff-Düsen- schlitzbalken ausgebildet ist und die Eintragung von Reaktionskomponenten II. Art über Ventile 13, 13' ermöglicht.
Fig. 3 zeigt ein Aggregat mit Strömungsbarrieren, Heizelementen und mehreren Ein¬ tragungsvorrichtungen. Neben den Strömungsbarrieren 1 1 , 11 ' und den Heizelementen 12, 12' weist das Aggregat drei Eintragungsvorrichtungen 6, 6', 6" auf, die auf die beiden Wandteile 2, 2' verteilt vorliegen. Zwischen den Eintragungsvorrichtungen 6, 6' kann die Strömungsbarriere 11 ' läge- und konstruktionsmässig so angebracht werden, dass die an der Eintragungsvorrichtung 6 zugeführte Reaktionskomponente II. Art länger und in höherer Konzentration am Textilgut verweilt, wobei der Strömungsbarrie- re 11 ' eine Rückhaltewirkung zukommt. Dies ist je nach Reaktionsbedingungen durch¬ aus erwünscht und deutet die hohe Flexibilität des modularen Baukastensystems an. So können die Wandteile mit vorgelochten Rasterungen für die Befestigung von Heizelementen und Strömungsbarrieren versehen sein, die, falls unbenutzt, mit Blechen abgedeckt werden. In ähnlicher Weise kann eine vorgängig erstellte Reihe von Aussparungen das einfache Anbringen der Eintragungsvorrichtungen unterstützen, wobei auch die unbenutzten Aussparungen mit Blechen abgedeckt sind.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines Mehrstoff-Düsenschlitzbalkens als Eintragungs¬ vorrichtung. Ein rohrartiges Gebilde 14 ist mit einem balkenförmigen Aufsatz 15 verbunden, der mittig einen Schlitz aufweist. Im Mittelteil des Rohres 14 sind für die Eintragung der Reaktionskomponenten II. Art die Ventile 13, 13' vorgesehen. Der Innenraum des Gebildes ist mit der Schlitzöffnung verbunden.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht des Mehrstoff-Düsenschlitzbalkens zu Fig. 4. Erkennbar sind der balkenförmige Aufsatz 15 mit dem mittigen Schlitz 16 sowie die Ventile 13,
13'.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines Einstoff-Düsenbalkens als Eintragungsvorrichtung. Ein balkenartiges Gebilde 17 ist mit einer Vielzahl von Düsen 18 ausgerüstet, die mittig auf dem Gebilde 17 angeordnet sind. In der Mitte des Balkens 17 ist für die Eintragung der Reaktionskomponente II. Art das Ventil 13 vorgesehen. Der Innenraum des Balkens ist mit den Düsen verbunden.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht des Einstoff-Düsenschlitzbalkens zu Fig. 6. Erkennbar ist der balkenartiges Gebilde 17 mit den mittig angeordneten Düsen 18 sowie das Ventil 13.
Im Weiteren werden verschiedene Verfahren beschrieben, die mit dem erfindungs- gemässen modularen Mehrzweck-Aggregat, bzw. Reaktionsbooster, betrieben werden.
Ein erstes Verfahren beschreibt die Fixierung von Farbstoffen, welche in Form von Reaktionskomponenten I. Art vorliegen.
Zum Betrieb eines erfindungsgemässen Aggregates wird zur Fixierung der auf dem Textilgut befindlichen Reaktionskomponenten I. Art das Textilgut 10 durch mindestens ein Aggregat geführt wird. Mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art 9, 9' werden dem Aggregat zugeführt, in welchem sie ein Mehrstoffgemisch bilden, das mit dem Textilgut in Kontakt gebracht wird. Die Reaktionskomponenten I. Art reagieren mit den eingetragenen Reaktionskomponenten II. Art, wobei ein Effekt oder eine Färbung oder beides gleichzeitig erzielt wird.
Die Ursache sämtlicher erwähnter Probleme sind die sehr oft ungenügende Affinität der Reaktionskomponenten I. Art auf dem Textilgut, bzw. die ungenügende Farbstoff¬ affinität des Textilsubstrates, verbunden mit einer zu geringen Farbstoffpenetration. Zudem spielen insbesondere bei Küpen- und Schwefelfarbstoffen die ausgeprägte, durch Sauerstofftransport und -partialdruck limitierte Farbstoffoxidation sowie die niedrigen und saisonal schwankenden Reaktionstemperaturen eine Rolle. In der gefärbten Schicht bewerben sich sowohl vorhandenes Restreduktionsmittel als auch der reduzierte Farbstoff um den nur in beschränkten Mengen vorhandenen Sauerstoff. Durch die Zunahme der Oxidationsschichtdicke gemäss Reaktionsgleichung (I)
A2- + O2 — > P Oxidation (I)
A2- + P — > 2R Komproportionierung CO
wird der Sauerstofftransport nochmals deutlich reduziert, womit innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit und abhängig von der sorbierten Farbstoffmasse keine voll¬ ständige Oxidation möglich ist. In der Folge dieser anisotrop verlaufenden Farbstoff- oxidation liegen der reduzierte (Mono- und/oder Polyanionform An") und der oxidierte Farbstoff P als Gemisch vor, womit nun durch die gemäss der Reaktionsgleichung (II) ablaufende Komproportionierung stabile, farbige Farbstoffradikale R entstehen, die einerseits noch Wasserlöslichkeit besitzen und andererseits aufgrund ihrer Ladung eine Kristallisation des Farbstoffes im gewünschten Ausmass verhindern.
Bei Indigofärbungen zeigt sich dies in einer Rotverschiebung des blauen Farbtones, nämlich eine hypsochrome Verschiebung des Spektralwertes der Färbung. Diese wird durch das als rote Spezies auftretende Indigoradikal verursacht (Absorptionsmaximum bei 545 nm). Diesem Problem wurde in der Vergangenheit ohne die detaillierten Kennt¬ nisse der Reaktionsmechanismen zu kennen dadurch begegnet, dass die bei der je¬ weiligen Tauchung der Kettfadenschar sorbierte Farbstoffmasse mit Hilfe einer niedrigen Farbstoffkonzentration in den Farbbädern möglichst gering gehalten wurde. Dies wiederum bedingt die Installation von bis zu 12 in Serie geschaltenen Farbtrögen, wozu heute einerseits der Platz und andererseits die finanziellen Mittel fehlen. Diese Situation wird durch die Forderung nach zunehmend tieferen Färbungen (früher 1.5 - 2 %, heute 3 - 5 %) drastisch verschärft, da gleichzeitig mit der erwähnten Forderung in modernen Anlagen nur noch 3 - 5 Färbetröge zur Verfügung gestellt werden.
Die erfindungsgemässe Lösung der erwähnten Probleme ist eine bei 70 - 105 0C durchzuführende Fixierung der Reaktionskomponenten I. Art (im speziellen die Farbstoffoxidation) unter Anwesenheit der zur Reaktion notwendigen Reaktionskom¬ ponenten II. Art, nämlich eines Mehrstoffgemisches, bzw. Chemikaliengemisches und der auf dem Textilgut befindlichen Reaktionskomponenten I. Art. Dadurch ergibt sich im Mehrzweck-Aggregat ein Reaktionsmedium, dessen wesentlichster Bestandteil Wasser ist. Unter den erwähnten Reaktionsbedingungen ist es möglich, die auf dem Textilgut, bzw. dem Textilmaterial befindlichen Farbstoffschichten und somit auch die in den Farbstoffschichten eingeschlossenen, unter üblichen Oxidationsbedingungen nur beschränkt zugänglichen Farbstoffradikale R, die zu erheblichen Farbtonverschiebun¬ gen führen, gemäss einer Reaktionsgleichung (III)
2R + O2 - -> 2P Radikalumwandlung und Farbstoff¬
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fixierung durch Oxidation
im Wesentlichen vollständig zu fixieren (oxidierter und kristallisierter Farbstoff P).
Durch die bei 1000C und bei gleichzeitiger Anwesenheit einer den Farbstoff komplexie- renden Reaktionskomponente II. Art und/oder eines Oxidationsmittels in wenigen Sekunden vollständig ablaufende Fixierung erfolgt die den gesamten sorbierten Farbstoff erfassende Kristallisation, wodurch sowohl unkontrollierte Farbtonver¬ schiebungen als auch das Bronzieren der Farbstoffschicht vermieden werden kann. Durch die vollständige Oxidation und Kristallisation des sorbierten Farbstoffes erhöhen sich automatisch der Farbstofffixiergrad und die Gebrauchseigenschaften wie z.B. Nass- und Trockenreibechtheit der Färbungen. Unter den erwähnten Bedingungen werden auch das anwesende Reduktionsmittel (Natriumhydrosulfit) sowie dessen aus der Farbstoffreduktion stammende Oxidationsprodukt (Na2SO3) vollständig zum Sulfat oxidiert, wodurch zusätzlich zu den erwähnten Vorteilen auch die Abgabe des toxischen Natriumsulfits in das Abwasser vermieden wird.
Durch diese verfahrenstechnischen Möglichkeiten können die jeweiligen Produktziel¬ setzungen optimal realisiert werden unter gleichzeitiger Erfüllung der technischen Prämissen, nämlich "vollständige Fixierung, insbesondere Oxidation und Kristallisation des sorbierten Farbstoffes".
In besonderen Fällen können auch mehrere Einzeldüsen- oder Schlitzdüsenbalken übereinander angeordnet sein, die sowohl Mengen als auch Substanz bezogen unter¬ schiedlich beschickt werden, beispielsweise mit unterschiedlichen Dampf/Oxidations- mittelgemischen. Wesentlich zur Erzielung hoher Reaktionsgeschwindigkeiten, im Speziellen für eine schnelle und vollständige Oxidation und Kristallisation von Küpen- und Schwefelfarbstoffen, ist die rasche Aufheizung des Farbstoff beladenen Textil¬ gutes, weshalb unter optimaler Nutzung der Verdampfungsenthalphie des Wassers, das Dampf-/Luftverhältnis den Färbebedingungen (sorbierte Farbstoffmasse und Maschinengeschwindigkeit) angepasst werden muss. Durch die apparative Anordnung der Reaktionskomponenten II. Art, bzw. der Dampf- und Chemikalien- bzw. Luftzu¬ führung kann entweder die Durchfärbung oder die Ringfärbung des Garnes bzw. des Gewebes beeinflusst, bzw. gefördert werden. Der einzuströmende Dampfmassenstrom orientiert sich am Garn- oder Gewebemassenstrom in der Weise, dass das Textilgut innerhalb weniger Sekunden auf eine Temperatur von 70 - 105 0C, vorzugsweise von 95 - 1000C aufgeheizt wird. Die dazu notwendige Dampfmenge beträgt, abhängig von den allgemeinen Färbebedingungen, 80 - 200 kg/h. Die gleichzeitig mit dem Dampf in den Booster einzuströmenden Reaktionskomponenten II. Art, bzw. Chemikalien- oder Luftmengen, werden durch die auf dem Textilgut befindlichen Reaktionskomponenten I. Art, bzw. die Farbstoffmasse und den allfälligen Reduktionsmittelüberschuss vorgegeben. Abhängig von den erwähnten Bedingungen ist ein Luftstrom von vorzugsweise 2 - 50 NnrVh (Normvolumen pro Stunde: p = 1013.25 mbar, T = 0 0C) einzuströmen.
Bei mehrfacher Anströmung des Textilgutes im Reaktionsbooster ist es beispielsweise möglich, die Erstanströmung mit reinem Dampf durchzuführen, um so eine verstärkte Penetration des Farbstoffes zu erzielen und erst in einer Zweitanströmung des Textil¬ gutes mit einem Dampf-, Chemikalien- bzw. Luftgemisch zu fahren. Die umgekehrte Verfahrensweise wird bei der Forderung nach einer maximalen Ring¬ färbung praktiziert, indem erst eine Luft- und/oder Chemikalien- und dann eine Dampf- /Luftanströmung erfolgt.
Als Oxidationsmittel wird vorzugsweise Luftsauerstoff verwendet, der aufgrund seines Biradikalcharakters und den im Oxidationskanal, bzw. im Mehrzweck-Aggregat, vor¬ herrschenden Bedingungen die auf dem Textilgut sortierten Reaktionskomponenten I. Art, bzw. Küpen- und Schwefelfarbstoffe, vollständig oxidiert und dadurch auch die zur Erfüllung der Produkteigenschaften notwendige Kristallisation des Farbstoffes erlaubt. In besonderen Fällen ist es möglich und angebracht, den Luftsauerstoff durch andere Oxidationsmittel wie z.B. reinen Sauerstoff, Ozon, Wasserstoffperoxid, organi¬ sche und anorganische Persäuren oder Peroxidadditionsverbindungen teilweise oder ganz zu ersetzen.
Als Tandem-Bauweise' wird eine Anordnung von zwei Aggregaten (Tandem-Booster) bezeichnet, bei denen je ein Wandteil aneinander liegt, was aus Platzgründen aber auch aus energetischen Gründen vorteilhaft ist. Das aus dem ersten Aggregat auslaufende Textilgut wird über eine oder mehrere Umlenkrollen geführt und in Gegenrichtung laufend in das zweite Aggregat eingeführt. Fallweise können auch mehr als zwei Aggregate aneinander gefügt werden.
Ein zweites Verfahren beschreibt die Aufbringung von Reaktionskomponenten II. Art. Zum Betrieb eines Aggregates wird zur Aufbringung von gasförmigen und/oder flüssi¬ gen Reaktionskomponenten II. Art 9, 9' auf das Textilgut 10 dieses durch mindestens ein Aggregat geführt. Mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art 9, 9' werden dem Aggregat über mindestens eine Eintragungsvorrichtung 6, 6' zugeführt, bzw. einge¬ tragen. Die Reaktionskomponenten II. Art bilden im Aggregat ein Mehrstoffsystem, das mit dem Textilgut 10 in Kontakt gebracht wird, wobei die Reaktionskomponenten II. Art mit den Reaktionskomponenten I. Art reagieren. Dadurch wird eine Fixierung oder eine Funktionalisierung des Textilgutes 10 erzielt.
Aufgrund der unterschiedlich zu beschickenden Düsen in den Eintragungsvorrichtungen ist es möglich, in einem Mehrzweck-Aggregat, bzw. Booster weitere effektverbessernde und/oder neue Effekte erzeugende Chemikalien zu applizieren. Dabei ergeben sich bezüglich der Düsen eine Vielfalt vom Möglichkeiten, wobei die Lage der Eintragstelle, die Art der Düsen, die Art der Reaktionskomponenten sowie die Eintragungsbedingun¬ gen entscheidend sind.
Ein Beispiel hierfür ist das Aufbringen einer in den Dampfstrom eindosierten Dis¬ persion, bestehend aus einem kationischen Tensid und einem Polyethylenwachs, welches einerseits den Farbstoff komplexiert und andererseits dem Garn bzw. dem Gewebe einen wasserabstossenden Charakter verleiht.
Ein anderes Beispiel ist die Applikation und Fixierung von Farbstoffen, um auf diese Weise modische Mehrfarbeneffekte auf dem Textilsubstrat zu erzielen. Durch die unterschiedliche Beschickung der in einem Reaktionsbooster vorhandenen Düsen¬ balken können in einem Aggregat Mehrfarbeneffekte erreicht werden (gezielte, partielle Auftragung verschiedener Farbstoffe) im Unterschied zur sequentiellen Farbstoff- applikation in verschiedenen Boostern oder Farbbädern. Bei der sequentiellen Farbstoffapplikation (Pre- oder Top dyeing) werden die Mehrtarbeneffekte erst nach einer Waschbehandlung sichtbar.
Dadurch ist es möglich, weitere echtheitsverbessemde oder Spezialeffekte zu erzielen, indem die Reaktionskomponenten II. Art einzeln oder in Kombination mit den Reak¬ tionskomponenten I. Art zur Reaktion gebracht werden.
Ein drittes Verfahren bezieht sich auf die Aufbringung von Reaktionskomponenten II. Art zur Funktionalisierung von einem Textilsubstrat, bzw. Textilgut. Zum Betrieb eines Aggregates wird zur Aufbringung von gasförmigen und/oder flüssi¬ gen Reaktionskomponenten II. Art 9, 9' auf das Textilgut 10 das Textilgut durch mindestens ein Aggregat geführt wird. Mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art 9, 9' werden dem Aggregat über mindestens eine Eintragungsvorrichtung 6, 6' zuge¬ führt, bzw. eingetragen. Die Reaktionskomponenten II. Art bilden im Aggregat ein Mehrstoffsystem und werden mit dem Textilgut 10 in Kontakt gebracht werden, wobei die Reaktionskomponenten II. Art mit den Reaktionskomponenten I. Art physikalisch und/oder chemisch reagieren, wodurch die Oberfläche des Textilgutes modifiziert wird. Hierzu werden entsprechend der gewünschten Funktionalität der Textilsubstratober- f lache Chemikalien oder ein Gemisch verschiedener Chemikalien in den Reaktions¬ booster eingetragen, bzw. eindosiert, die mit dem Textilsubstrat eine physikalische und/oder chemische Reaktion eingehen. Das Textilsubstrat wird in bereits beschriebe¬ ner Art und Weise von den Reaktionskomponenten II. Art angeströmt. Typische heute angestrebte Funktionalitäten sind die Teilverseifung von Polyesterfasern zur Erzeugung polymergebundener Reaktionsgruppen, die Hydrophobierung des Textilgutes mit reak¬ tiven Fettkohlenwasserstoffen bzw. perfluorierten Kohlenwasserstoffen oder die Kationisierung der Faseroberfläche mit sorbierenden und/oder reaktiven Trialkyl- ammoniumverbindungen zur Erhöhung der Oberflächenaffinität des Substrates für nachfolgend aufzubringende Chemikalien und Farbstoffe.
Die mehrstufige Anordnung von Reaktionsboostern bietet eine Fülle von verfahrens¬ technischen Möglichkeiten, die es erlauben, neuesten Markttrends folgend (neue Funktionalitäten, modische Effekte etc.) Produkte auf bestehenden, mit den Booster¬ einheiten nachgerüsteten Produktionsanlagen zu fertigen, wozu die heutige Anlagen- technik nicht in der Lage ist.
Beispiel 1 : Oxidative Farbstofffixierung als Ringfärbung.
Für eine Baumwoll-Kettfadenschar mit einem Laufmetergewicht von 300 g/m und einer Maschinengeschwindigkeit von 30 m/min ist eine Boosterlänge von 2'400 mm notwen¬ dig. Die gefärbte Kettfadenschar durchläuft nach jeder Farbbadtauchung einen Luftgang mit je einer Verweilzeit von 25 Sekunden. Die bei einer 2 %igen Färbung, in den nach der dritten Tauchung der Kettfadenschar und vertikal installierten Reaktionsbooster einzuströmende Luftmenge beträgt 5.6 Nm3/h. Mit einer in Laufrichtung des Textilgutes, nach der Erstanströmung installierten Schlitzdüse ist eine Zweitanströmung des Textilgutes mit einem Dampf-/Luftgemisch durchzuführen, in dem der Dampfstrom 130 kg/h und der Luftstrom 7.8 NπrVh beträgt und über eine Zweistoff-Mischdüse an das Textilgut geführt wird. Durch die beschriebene Verfahrensweise wurde eine sehr gute Ringfärbung bei voll¬ ständiger Oxidation des Indigofarbstoffes erzielt, wodurch der Fixiergrad von üblicher¬ weise 85 auf 94 % und die Nassreibechtheit von üblicherweise Note 2 auf Note 4 angehoben werden konnte.
Beispiel 2: Oxidative Farbstofffixierung mit unterschiedlichen Düsensystemen zur Penetrationssteuerung des Farbstoffes
Eine Kettfadenschar aus Viskosegarnen mit einem Laufmetergewicht von 220 g/m ist mit einer Geschwindigkeit von 25 m/min zu färben. Die zu sorbierende Farbstoffmenge beträgt 3.5 % bezogen auf das Trockengewicht des Textilsubstrates und ist mit fünf Tauchungen aufzubringen. Gefordert ist eine gute Penetration des Farbstoffes ohne den gänzlichen Verlust der Ringfärbung. Durch eine verbesserte Penetration ist es möglich, sowohl den Fixiergrad des Farbstoffes als auch die Nassechtheiten zu ver¬ bessern.
Zu diesem Zwecke sind zwei Reaktionsbooster mit einer Kanallänge von 3000 mm zu installieren, wobei einer der Booster nach der dritten und der zweite Booster nach der fünften und letzten Tauchung zu installieren ist. Im ersten, nach der dritten Tauchung installierten Reaktionsbooster wird das Dampf-/Luftgemisch über breitseitig zum Textilgut senkrecht angeordnete Lochblechkammern zugeführt. Die Lochblechfläche erstreckt sich über die gesamte Warenbreite und besitzt eine Höhe von 500 mm. Das Verhältnis der offenen zur Gesamtfläche des Lochblechs beträgt 5 %. Der dem ersten Booster zugeführte Dampf7Luftmassenstrom besitzt eine Zusammensetzung von 1 '800 l/min Dampf und 200 l/min Luft.
Der zweite Booster ist mit zwei Düsenschlitzbalken ausgerüstet, um die Kettfadenschar beidseitig anzuströmen. Die Düsenschlitzbalken werden mit einem Dampf-/Luftgemisch betrieben, wobei der Dampfanteil je Düsenbalken 1 '600 l/min und der Luftanteil je Düsenbalken 180 l/min beträgt. Der gesamte Innenraum beider Reaktionsbooster be¬ findet sich auf einer Temperatur von 98 0C. Die Reaktionszeit in beiden Reaktions¬ boostern beträgt jeweils 7 Sekunden. Die Oxidationszonen nach der ersten, zweiten und vierten Tauchung entsprechen den üblichen Ausführungen mit einer Verweilzeit für das Textilgut von je 30 Sekunden.
Die so gefärbte Kettfadenschar zeigt nach einer standardgemässen, auf der Denim- anlage durchgeführten Waschoperation, einen Farbstofffixiergrad von 93 % und eine Nassreibechtheit mit Note 3 - 4 im Vergleich mit einer standardgemässen Farbstoff- oxidation, die in einem solchen Fall einen Farbstofffixiergrad von nur ca. 80 - 85 % und eine Nassreibechtheit zwischen Note 1 und 2 aufweist.
Beispiel 3: Färben im Mehrzweckaggregat mit Direktfarbstoffen (zweites Verfahren)
Ein vorbehandeltes Gewebe aus Regeneratfasern mit einem Laufmetergewicht von 180 g/m wird zur Aufbringung eines die Farbstoffsorption erhöhenden Produktes durch ein Imprägnierbad gefahren und anschliessend abgequetscht. Das Imprägnierbad enthält 12 g/l eines kationischen Produktes (Cibafix ECO, ERBA AG, CH-8037 Zürich), welches auf der Faseroberfläche sorbiert wird. Die Geweberestfeuchtigkeit beträgt nach der Imprägnierung 55 %. Im Anschluss an die Imprägnierung wird die Gewebe¬ bahn in einen Reaktionsbooster eingefahren. Unmittelbar nach dem Gewebeeintritt in den Reaktionsbooster wird die Gewebebahn beidseitig mittels zwei Schlitzdüsenbalken mit einer Farbstofflösung angeströmt. Der Farbflottenauftrag beträgt gesamthaft 30 % bezogen auf das Trockengewicht des Textilsubstrates. Die Farbstofflösung enthält 65 g/l eines Substantivfarbstoffes (Siriuslichtblau 3RL). Im Abstand von 600 mm zur Erstanströmung in Richtung der laufenden Gewebebahn wird diese beidseitig mit einem Dampfstrom von gesamthaft 145 kg/h angeströmt. Die gesamte Verweilzeit des Gewebes im Reaktionsbooster beträgt 12 Sekunden bei einer Gewebebahngeschwindigkeit von 25 m/min und einer Kanallänge von 5 m. Im Anschluss an die Färbung im Mehrzweck- Aggregat wird das Gewebe während weiteren 20 Sekunden in einem Luftgang über mehrere Umlenkrollen geführt. Das Gewebe, welches während des Luftganges bis zu 15 % Wasser an die Atmosphäre abgibt, wird in ein Nachbehandlungsbad zur Erhöhung der Gebrauchseigenschaften der Färbung geführt. Das Nachbehandlungsbad enthält 10 - 15 g/l eines bekannten, kationischen Hilfsmittels.
Das auf diese Weise gefärbte Gewebe zeichnet sich als Futterstoff durch hinreichende Echtheiten und niedrige Färbekosten aus. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anlagen- und Verfahrenstechnik ist die äusserst günstige Nachrüstung einer bestehenden Kalt-Klotz- Verweilanlage mit einem erfindungsgemässen Mehrzweck-Aggregat, um auf dem selben Färbeaggregat neben Reaktionsfarbstoffen auch Direktfarbstoffe färben zu können.
Beispiel 4: Funktionalisieren von Faseroberflächen (drittes Verfahren)
Ein vorgereinigtes, gefärbtes und getrocknetes Polyestergewebe mit einem Laufmeter¬ gewicht von 240 g/m ist durch die Fixierung von anschliessend aufzubringenden Aus¬ rüstungsmitteln zu funktionalisieren. Dies wird über eine auf die Faseroberfläche begrenzte Teilverseifung des Polyesters erreicht. Die bei der Verseifung der Faseroberfläche entstehenden OH-Gruppen sind befähigt, mit verschiedenen Reaktiv¬ systemen wie z.B. N-Methylol- und Isocyanatgruppen und somit mit einer Vielzahl von textilen Ausrüstungsmitteln kovalente Bindungen einzugehen. Zur Funktionalisierung wird das Polyestergewebe mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min in ein Mehrzweck-Aggregat gefahren. Unmittelbar nach dem Kammereintritt des Gewebes wird dieses beidseitig mit einer Reaktionskomponente II. Art über je einen Mehrstoff-Düsenbalken angeströmt.
Das als Reaktionskomponente II. Art eingeströmte Gemisch besteht aus einer Lösung, die 60 g/l Natronlauge 50 %ig und 2 g/l eines anionaktiven Netzmittels (Subitol ES, BEZEMA AG, CH-9462 Montlingen) enthält sowie der zur Gewebeaufheizung notwen- digen Dampfmenge von 125 kg/h. Der Flottenauftrag beträgt gesamthaft 45 % bezogen auf das Trockengewicht des Textilgutes. Die Kanallänge beträgt 4 m, womit eine Reaktionszeit von 12 Sekunden erreicht wird. Im Anschluss an den Teilverseifungs- prozess des Polyestergewebes wird dieses in einer Waschanlage ausgewaschen, um die Restchemikalien und Verseifungsprodukte zu entfernen.
Die auf diese Weise funktionalisierte Polyesterfaseroberfläche enthält polymer¬ gebundene OH-Gruppen, die mit den anschliessend aufgebrachten Ausrüstungsmitteln kovalent reagieren. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Hydrophobierungsaus¬ rüstungen zu erzielen, deren Effekte nach 20 - 30 Waschzyklen nach wie vor vor¬ handen sind, im Unterschied zu nicht funktionalisierten Geweben, deren Hydro¬ phobierungseffekt nach nur 3 - 5 Waschzyklen nicht mehr vorhanden ist.
Beispiel 5: Oxidative Farbstofffixierung unterschiedlicher Farbstofftypen.
Eine Baumwollkettfadenschar mit einem Laufmetergewicht von 340 g/m ist mit Schwefelschwarz in einer einmaligen Tauchung vorzufärben und anschliessend mit einer 2 %igen Indigofärbung zu überfärben, wobei die Indigofärbung mit drei Tauchungen der Kettfadenschar durchzuführen ist. Nach jeder Tauchung durchläuft die gefärbte Kettfadenschar einen Luftoxidationsgang mit einer Verweilzeit der Kett¬ fadenschar von 25 Sekunden pro Luftgang. Im Unterschied zur üblichen Verfahrens¬ weise werden ein Reaktionsbooster in den Luftgang nach der Schwefelfarbstoff- tauchung und ein Booster im Luftgang nach der dritten Indigobadtauchung vor der anschliessenden Waschpassage installiert. Die beiden vertikal einzubauenden Reaktionsbooster weisen je eine Länge von 2'600 mm auf und die Reaktionszeit in beiden Kanälen beträgt je 6 Sekunden. Zur Fixierung der Schwefelfarbstoffvorfärbung wird die Erstanströmung der Kettfadenschar ausschliesslich mit Dampf durchgeführt. Der Dampfmassenfluss beträgt 112 kg/h. Im Abstand von 60 cm in Laufrichtung der Kettfadenschar befindet sich ein zweiter Schlitzdüsenbalken der ausschliesslich mit Luft betrieben wird. Der zur Oxidation des sorbierten Schwefelfarbstoffes zugeführte Luftstrom beträgt 15 nf/h.
Der zweite zur Fixierung des Indigofarbstoffes installierte Reaktionsbooster wird mit zwei wechselseitig installierten Schlitzdüsenbalken ausgerüstet, die je mit einem Dampf-/Luftverhältnis von 80 kg/h Dampf und 8.2 NπrVh Luft versorgt werden. Die so fixierte Schwefelvorfärbung der Kettfadenschar zeigt keine, sonst übliche, Badverschmutzung der nachfolgenden Indigobäder, womit die damit verbundenen ver¬ fahrenstechnischen Probleme, die zu Farbabläufen (Tailing) führen, nicht mehr vor¬ handen sind. Durch die zweite und abschliessende, nach der dritten Indigobad- tauchung installierte Reaktionsboosterpassage der Kettfaderfschar resultiert ein Farb¬ stofffixiergrad von über 95 % verbunden mit einer Nassreibechtheit von Note 4.
Beispiel 6: Kombinierte Farbstofffixierung (nicht-oxidativ/oxidativ) unterschiedlicher Farbstofftypen mit Funktionalisierung der Faseroberfläche.
Eine Baumwollkettfadenschar mit einem Laufmetergewicht von 220 g/m ist auf einer Denimanlage mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min erst mit einem Reaktivfarbstoff vorzufärben (32 g/l Remazolbrillant rot 5B) und anschliessend mit Indigo durch drei Trogpassagen zu überfärben. Die zu sorbierende Indigomasse beträgt 2 % bezogen auf das Substrattrockengewicht. Das zu färbende Garn ist in einer Vorstufe vor- zureinigen und anschliessend in das den nicht katalysierten Reaktivfarbstoff enthaltende Farbbad während ca. 10 Sekunden einzutauchen. Die Warenfeuchtigkeit des Textilgutes beträgt 55% vor dem Eintauchen in das Farbbad und 70% nach dem Austritt. Das Textilgut wird nun in den ersten Booster gefahren in dem eine Erst- anströmung mit reinem Dampf (85 kg/h) und im zeitlichen Abstand von 3 Sekunden eine Zweitanströmung durch ein Dampf-Natronlaugegemisch erfolgt (70 kg/h Dampf, 2 l/h Natronlauge 50 %ig), welches mittels eines Zweistoffmischdüsensystems auf die Kettfadenschar aufgesprüht wird. Die Boosterlänge ist so zu wählen, dass eine Reaktionszeit von ca. 10 Sekunden zu realisieren ist und beträgt hier 3000 mm. Das Textilgut wird anschliessend in einen zweiten, im selben Luftgang installierten Booster eingefahren, in dem eine zweiseitige Anströmung der Warenbahn mit einem Dampf- Tanningemisch erfolgt. Die Zusammensetzung des Dampf-Tanninmassen¬ stromes beträgt 125 kg/h Dampf und 0.8 l/h einer 40 %igen Tanninlösung. Die in diesem Booster zu realisierende Reaktionszeit beträgt 5 Sekunden. Durch die kombinierte Reaktionsführung wird der Reaktivfarbstoff sowohl chemisch als auch physikalisch auf der Zellulose gebunden (Komplexbildung mit Tannin) und gleichzeitig die Substrataffinität für die nachfolgende Indigofärbung erhöht. Im Rahmen der weiteren Färbebehandlung des Textilgutes wird dieses durch drei Indigotauchbäder gefahren mit jeweils zwischengeschaltenem Luftgang von 30 Sekunden. Nach der dritten Indigotauchung durchläuft das Textilgut einen Reaktions¬ booster, der über ein zweiseitig installiertes Düsensystem mit einem Dampf-Luftge¬ misch zur vollständigen Oxidation und Kristallisation des Indigos beschickt wird. Das Fertigstellen der Färbung erfolgt nach der üblichen Verfahrensweise. Mit dem im Beispiel beschriebenen Verfahren ist es möglich, durch die Nachrüstung bestehender Denimfärbeanlagen mit drei Boostereinheiten Kombinationsfärbungen mit Reaktiv- und Küpenfarbstoffen herzustellen und so neue modische Effekte zu er¬ zeugen.
Die resultierenden Färbungen zeichnen sich nebst den modischen Aspekten durch hohe Nass- und Reibechtheiten aus. Ein weiterer Vorteil ist die Weiterverwendung des nicht katalysierten Reaktivfarbstoffbades in Nachfolgepartien sowie das Wegfallen, bzw. die Erübrigung eines an die Reaktivfärbung anschliessenden, sonst üblichen Waschprozesses.
Beispiel 7: Mehrfach-Funktionalisierung der Faseroberfläche.
Eine Gewebebahn aus Baumwollgarn mit einem Laufmetergewicht von 240 g/m wird nach ihrer Vorbehandlung durch eine alkalische Wäsche abgequetscht und an- schliessend in ein erstes Compartment (Abteil) eines vertikal installierten 2-teiligen Reaktionsboosters (Tandem-Booster) eingefahren. Die Geschwindigkeit beträgt 20 m/min, womit eine Compartmentlänge von 2600 mm vorgegeben ist. Im ersten Com¬ partment des Reaktionsboosters wird eine Kurzbleiche des Textilsubstrates vorge¬ nommen, um in der nachfolgenden Farbgebung brillantere Farbtöne zu erzielen. Zu diesem Zweck wird das Textilgut mit 15 l/h einer auf pH 6 eingestellten, 12 %igen Peressigsäurelösung gleichzeitig mit 120 kg/h Dampf angeströmt. Unter den gege¬ benen Bedingungen (98 0C) beträgt die Reaktionszeit im ersten Compartment ca. 8 sec. Nach dem Verlassen des ersten Compartments wird die Gewebebahn um 180° umgelenkt und in ein zweites Boostercompartment eingefahren. Das zweite Compartment des Reaktionsboosters dient der Funktionalisierung der für die Farbstoffaufnahme wirksamen Substratoberfläche, die durch die Kapillarität des Substrates bestimmt wird. Zur vollständigen Perkolation (kapillare Substratdurch¬ dringung) ist es notwendig, die das Substrat funktionalisierende Reaktionskomponente II. Art gleichzeitig mit dem zur Aufheizung notwendigen Dampf über ein Zweistoff- Düsensystem dem Substrat zuzuführen. Als die Substratoberfläche funktionalisierende Reaktionskomponente werden 2.8 l/h einer kationischen Verbindung (Rewin DMT, Chemische Fabrik Tübingen) gleichzeitig mit 85 kg/h Dampf über ein Zweistoff- Düsensystem zweiseitig und gewebenah in das Compartment eingeströmt. Im Anschluss an die zweite Funktionalisierung wird die Warenbahn in eine den Reaktivfarbstoff enthaltende, auf pH 6 stabilisierte Lösung eingetaucht und mit einer Flottenaufnahme von 20 % bezogen auf das trockene Textilsubstrat in einen zweiten, ebenfalls 2-teiligen Reaktionsbooster (Tandem-Booster) eingefahren. Die zweite vertikal angeordnete Reaktionsboostereinheit besitzt wieder eine Länge von 2600 mm und besteht aus zwei Compartments. Jedes der beiden Compartments wird unmittelbar nach dem Eintritt des Textilgutes mit einem Natronlauge/Dampfgemisch angeströmt. Die Natronlaugezufuhr in jedes Compartment (30 %ige NaOH) beträgt 4.8 l/h vermischt mit 95 kg/h Dampf. Die auf diese Weise hergestellte Reaktivfärbung zeichnet sich durch einen Farbstofffixiergrad von grösser 80 % und sehr gute Farbbrillanzen aus. Ein weiterer Vorteil dieser Anlagen- und Verfahrenstechnik ist die kostengünstige Nach¬ rüstung bestehender Kontinuefärbesysteme, um diese verfahrenstechnisch hochflexibel nutzen zu können.
Beispiel 8: Mercerisation von Fäden bzw. Fadenscharen.
Ein spezielles Problem ist die weitgehend inhomogene Chemikalienverteilung in nativen Fasern bzw. den daraus hergestellten Fäden und Garnen. Dies beruht auf der Mikroporosität des Substrates sowie der spontan einsetzenden Quellung des Substrates in Verbindung mit wässrigen Behandlungsflotten. Eine diesbezügliche Verbesserung zeigt ein Vorbehandlungsverfahren, welches in flüssigem Ammoniak, sehr Kosten aufwändig und nur von wenigen Firmen weltweit durchgeführt wird. Das hier beschriebene Verfahren stellt effektmässig eine Alternative dar, ist jedoch wesentlich kostengünstiger und mit der Infrastruktur eines Textilbetriebs durchführbar. Eine Baumwollfadenschar mit einem Laufmetergewicht von 280 g wird mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min in den Reaktionsbooster gefahren. Zur Erzielung einer hohen, homogenen Zellulosequellung werden über Einstoffdüsen 5.1 l/min einer 20 %igen Natronlauge, die zusätzlich 2 g/l des Reduktionsmittels Formamidinsulfinsäure enthält, unmittelbar nach Eintritt der Fadenschar in den Reaktionsbooster, auf die Fadenschar gesprüht. Im Abstand von 25 cm zum Natronlaugesprühbalken befindet sich die Dampfeinsprϋhung, die 2.5 kg/min beträgt. Die Gesamtverweilzeit der Faden¬ schar im Reaktionsbooster beträgt 10 sec.
Anschliessend wird die auf die Fadenschar aufgesprühte Natronlauge ausgewaschen, mit Essigsäure neutralisiert und wie üblich fertiggestellt.
Durch die hohe Natronlaugekonzentration und in Verbindung mit der Reaktionstempe¬ ratur von 100 0C wird ein über den Faserquerschnitt homogener Quellungszustand erreicht, der mit der "Flüssig-Ammoniakbehandlung" vergleichbar ist. Die ebenfalls in den Reaktionsbooster eingesprühte Formamidinsulfinsäure wird unter den gegebeben Bedingungen, unter Freisetzung des stark reduzierend wirkenden Natriumsulfinates, hydrolysiert. Dadurch wird dem Reaktionssystem der Sauerstoff entzogen und so allfällige Oxidationsschäden der Zellulose verhindert.
Die so vorbehandelten Fäden und Garne zeigen in den anschliessenden Ausrüstungs¬ prozessen eine homogene Chemikalienaufnahme in deren Folge weit verbesserte Effekte erzielt werden im Vergleich mit konventionellen Vorbehandlungsverfahren (Mercerisation).
Erfindungswesentlich ist, dass es durch die Unabhängigkeit der in einem Booster¬ system (ein oder mehrere Booster kombiniert) installierten Eintragungsvorrichtungen möglich ist, dank modularer Bauweise und demzufolge niedrigen Investitionskosten auch zukünftigen Markttrends mit hoher Anlagenflexibilität zu entsprechen.

Claims

Patentansprüche
1. Modulares Mehrzweck-Aggregat zur Applikation und Fixierung von gasförmigen und/oder flüssigen Reaktionskomponenten auf ein textiles Substrat, bzw. ein Textilgut, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat aus Wandteilen (2, Z)1 Kopfteilen (3, 3') mit Schleusenelementen (4, 4') und mindestens einer Eintragungsvorrichtung (6) modular aufgebaut ist, wobei die Schleusenelemente (4, 4') ein durch das Aggregat laufendes Textilgut (10) dichtend umgeben, dass durch die mindestens eine Eintra¬ gungsvorrichtung (6) über deren mindestens eine Öffnung (8, 81) mindestens eine Reaktionskomponente II. Art (9, 9') eintragbar ist, dass mindestens zwei Reaktions¬ komponenten II. Art (9, 9') im Aggregat ein Mehrstoffgemisch bilden, das mit minde¬ stens einer Reaktionskomponente I. Art des Textilgutes reagiert, und dass das Aggregat bei Temperaturen von 70 - 105 0C betreibbar ist.
2. Aggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragungsvor¬ richtung (6) einen Frontteil (7) aufweist, der nahe dem Textilgut (10) angeordnet ist und einen homogenen Auftrag der mindestens einen Reaktionskomponente II. Art erlaubt.
3. Aggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragungsvor¬ richtung (6) einen Frontteil (7) aufweist, der nahe dem Textilgut (10) angeordnet ist und einen gezielt inhomogenen Auftrag der mindestens einen Reaktionskomponente II. Art erlaubt.
4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragungsvorrichtung (6) als Einstoff- oder als Mehrstoff-Düsenbalken ausgebildet ist.
5. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art (9, 9') die eine mindestens teilweise zum Erreichen der Betriebstemperatur dient und die andere für eine Reaktions¬ komponente vorgesehen ist, mit der sie das Mehrstoffgemisch bildet.
6. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass es parallel zum Textilgut laufend mindestens ein Heizelement aufweist, das das Einhalten der Betriebstemperatur sicherstellt.
7. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Unterteilung aufweist, die durch Anbringen von Strömungsbarrieren wie Schikanen, Blenden und dergleichen gegeben ist.
8. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass es im Inneren mindestens eine Umlenkrolle aufweist.
9. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Tandem, bzw. Doppeleinheit, kompakt ausgelegt ist und mindestens eine Umlenkrolle zwischen den beiden Aggregaten ausserhalb dieser angeordnet ist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Aggregates nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der auf dem Textilgut befindlichen Reaktions¬ komponenten I. Art, das Textilgut (10) durch mindestens ein Aggregat geführt wird, dass mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art (9, 9') dem Aggregat zugeführt und als Mehrstoffgemisch mit dem Textilgut in Kontakt gebracht werden und dass die Reaktionskomponenten I. Art mit den Reaktionskomponenten II. Art reagieren, wobei ein Effekt oder eine Färbung oder beides gleichzeitig erzielt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der auf dem Textilgut befindlichen Reaktionskomponenten I. Art, das Textilgut (10) durch mindestens ein Aggregat geführt wird, dass mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art (9, 9') dem Aggregat zugeführt und als Mehrstoffgemisch mit dem Textilgut in Kontakt gebracht werden, dass in einem ersten Schritt ein oxidierter Farbstoff (P) durch Oxidation einer reduzierten Farbstoffkomponente (A2") mit Sauerstoff gebildet wird (Reaktionsgleichung I),
A2" + O2 — > P Oxidation (I)
A2" + P — > 2R Komproportionierung (II) 2R + O2 ---> 2P Radikalumwandlung und Fixierung (III) durch Oxidation
dass in einem zweiten Schritt in einer Komproportionierung zwischen der reduzierten Farbstoffkomponente (A2") und dem oxidierten Farbstoff (P) zwei Farbstoff-Radikal- anionen (2R) gebildet werden (Reaktionsgleichung II) und dass in einem dritten Schritt in einer Radikalumwandlung und Fixierung der Reaktionskomponenten I. Art durch Oxidation aus den zwei Farbstoff-Radikalanionen (2R) mit Sauerstoff der oxidierte Farbstoff (2P) gebildet wird (Reaktionsgleichung III), wobei die Reaktionskomponenten
I. Art im Wesentlichen vollständig oxidiert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Reak¬ tionskomponenten I. Art Chemikalien und/oder Farbstoffe, insbesondere Küpen- und Schwefelfarbstoffe in reduzierter und sorbierter Form verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionskomponente I. Art das Textilgut (10) selber verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Mehrstoffgemisch Wasserdampf und mindestens eine weitere Reaktionskomponente
II. Art verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Reaktions¬ komponente II. Art Luft und/oder ein Oxidationsmittel verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel reiner Sauerstoff, Ozon, Wasserstoffperoxid, organische oder anorganische Persäuren oder Peroxidadditionsverbindungen verwendet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reaktionskomponente I. Art in 3 - 15 s, vorzugsweise in weniger als 10 s oxidiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Eintragungsvorrichtung (6) in einer Erstanströmung reiner Dampf ein¬ getragen wird und in einer zweiten Eintragungsvorrichtung (6') in einer Zweitan¬ strömung weitere Reaktionskomponenten II. Art, bzw. ein Dampf-, Chemikalien und /oder ein Luftgemisch eingetragen werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Eintragungsvorrichtung (6) in einer Erstanströmung ein Chemikalien- und /oder ein Luftgemisch eingetragen wird und in einer zweiten Eintragungsvorrichtung (6') reiner Dampf eingetragen wird.
20. Verfahren zum Betrieb eines Aggregates nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung von gasförmigen und/oder flüssigen Reaktions¬ komponenten II. Art (9, 9') auf das Textilgut (10) dieses durch mindestens ein Aggregat geführt wird, dass mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art (9, 9') dem Aggregat über mindestens eine Eintragungsvorrichtung (6, 6') zugeführt, bzw. eingetragen und als Mehrstoffsystem mit dem Textilgut (10) in Kontakt gebracht werden, wobei die Reaktionskomponenten II. Art mit den Reaktionskomponenten I. Art reagieren und dadurch eine Fixierung oder eine Funktionalisierung des Textilgutes (10) erzielt wird.
21. Verfahren zum Betrieb eines Aggregates nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung von gasförmigen und/oder flüssigen Reaktions¬ komponenten II. Art (9, 9') auf das Textilgut (10) das Textilgut durch mindestens ein Aggregat geführt wird, dass mindestens zwei Reaktionskomponenten II. Art (9, 9') dem Aggregat über mindestens eine Eintragungsvorrichtung (6, 6') zugeführt, bzw. einge¬ tragen werden, und als Mehrstoffsystem mit dem Textilgut (10) in Kontakt gebracht werden, wobei die Reaktionskomponenten II. Art mit den Reaktionskomponenten I. Art physikalisch und/oder chemisch reagieren und dadurch die Oberfläche des Textilgutes (10) modifiziert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionskompo¬ nenten I. Art das Textilgut (10) selbst und als Reaktionskomponente II. Art mindestens eine reaktive Chemikalie, vorzugsweise ein Funktionalisierungsmittel oder ein Farbstoff verwendet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionskompo¬ nente I. Art die auf dem Textilgut befindlichen Chemikalien und als Reaktions¬ komponente II. Art ein Farbstoff verwendet werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass durch die modifizierte Oberfläche des Textilgutes (10) eine Färbung oder eine physikalische und/oder chemische Substratfunktionalisierung erzielt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Textilgut (10) eine Kettfadenschar, ein Faservlies, ein Gewebe oder ein Gewirk verwendet wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Aggregat bei Temperaturen von 70 -105 0C betrieben wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Aggregat horizontal, vertikal und/oder in einer beliebigen Lage betrieben wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Textilgut (10) vom Mehrstoffgemisch angeströmt, bzw. durchströmt wird.
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